一种具有高分散能力的PCB通孔镀铜用电镀铜添加剂及其应用

本发明涉及电镀铜添加剂，具体涉及一种具有高分散能力的pcb通孔镀铜用电镀铜添加剂及其应用。

背景技术：

1、随着5g时代的到来，电子产品逐渐朝着轻薄、智能化和多功能化的方向发展，美国和日本对此提出了高密度互连印制电路板的概念。电镀铜由于其高可靠性、高生产率和低成本等优势，成为了实现高密度互连的一项关键技术。

2、目前，酸性镀铜是pcb基板孔导电化的常用体系，为了实现不同孔的导电化和有效填充，酸性镀铜体系中的添加剂是完成不同沉铜功能的重要物质。镀铜添加剂主要包括加速剂、抑制剂和整平剂这三种类型。其中，加速剂又被称作“光亮剂”，顾名思义其具有细化晶体颗粒，使镀层表面变得光亮以及加速铜沉积的作用，并且该类添加剂主要是加速低电流密度区域的铜沉积。抑制剂主要是在氯离子的协同作用下吸附在铜的表面，达到抑制铜沉积的效果，其又被称为“润滑剂”或“载运剂”。整平剂主要是在前述两类添加剂作用得到光亮镀层的前提下，通过吸附在孔口等尖端高电流密度区域抑制铜的沉积，进一步改善镀液的分散能力以及微观整平效果。高效的沉铜效果就是上述三种添加剂的完美组合下实现的。

3、随着pcb板层数不断的增加以及孔径的不断减小，通孔的深径比越来越大，导致经过铜沉积后面铜与孔中间的铜厚差距越来越大，同时通孔中铜的厚度均匀性也不断降低，这在一定程度上降低了器件的性能。为此，需要调整镀铜液的配方，准确地说需要开发合适的添加剂来调节铜的沉积，实现通孔内外的高效沉铜，提高镀液的分散能力。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一个而提供一种针对高电流密度与高厚径比条件下通孔的具有高分散能力的pcb通孔镀铜用电镀铜添加剂及其应用。有利于提高工业应用中铜的利用效率，促进国内电镀添加剂行业的发展。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明的目的在于针对高电流密度下深径比比较大的孔沉铜存在的镀液分散能力有待提高的技术问题，提出了一种新型的酸性硫酸盐镀铜配方，该配方适合于高电流密度下高厚径比通孔的铜电沉积，使其最终达到光亮性较好，镀铜层均匀的效果，提高工业应用中的生产效率，具体方案如下：

4、一种具有高分散能力的pcb通孔镀铜用电镀铜添加剂，该电镀铜添加剂包括基础镀液、整平剂、加速剂和抑制剂。

5、进一步地，所述基础镀液的组成为：浓度35-65g/l的五水合硫酸铜、浓度200-280g/l的浓硫酸、浓度50-80mg/l的氯离子。

6、进一步地，所述的整平剂为吡啶类季铵盐整平剂，其结构通式如下：

7、

8、其中，结构通式中x为f、cl、br、i、hso3、hco3中的一种，n为5-18的正整数。

9、进一步地，所述整平剂的浓度为1-20mg/l。

10、进一步地，所述的加速剂包括3-巯基-1-丙烷磺酸钠mps、3,3-硫双(1-丙磺酸酯)tbps、聚二硫二丙烷磺酸钠sps、2,3-二巯基丙磺酸钠dmps或噻唑啉基二硫代丙烷磺酸钠sh110，含量为1-10mg/l。

11、进一步地，所述的抑制剂为聚乙二醇peg、聚丙二醇ppg、环氧已烷eo或氧化丙烷po的三嵌段聚合物epe，含量为150-250mg/l。

12、一种如上所述具有高分散能力的pcb通孔镀铜用电镀铜添加剂的应用，该电镀铜添加剂用于高电流密度与高厚径比条件下通孔的铜电镀。

13、进一步地，电镀工艺流程为：阴极板预浸酸处理→阳极板打磨，水洗，预浸酸处理→将配制好的酸性镀铜添加剂倒入镀槽中，采用直流电源在室温下进行电镀→镀好后纯水洗干净，用冷风风干。

14、进一步地，待镀阴极为含有深径比为(6-15):1通孔的覆铜板，阳极为含磷量0.04-0.06wt％的铜板。

15、进一步地，预浸酸处理的时间为1.5-2.5min，电镀时间为15-50min，电流密度为1.5-5asd。

16、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

17、(1)使用本发明提供的镀铜配方，可以在高电流密度下对于高厚径比的通孔进行电镀，得到镀层厚度均一、表面光亮性较好的效果；

18、(2)本发明在高电流密度下电镀通孔，有利于工业生产效率的提高；

19、(3)本发明适合于高厚径比通孔电镀，满足了对于高密度互连印制电路板的需求；

20、(4)本发明成本低廉，可用于工业生产。

技术特征：

1.一种具有高分散能力的pcb通孔镀铜用电镀铜添加剂，其特征在于，该电镀铜添加剂包括基础镀液、整平剂、加速剂和抑制剂。

2.根据权利要求1所述的一种具有高分散能力的pcb通孔镀铜用电镀铜添加剂，其特征在于，所述基础镀液的组成为：浓度35-65g/l的五水合硫酸铜、浓度200-280g/l的浓硫酸、浓度50-80mg/l的氯离子。

3.根据权利要求1所述的一种具有高分散能力的pcb通孔镀铜用电镀铜添加剂，其特征在于，所述的整平剂为吡啶类季铵盐整平剂，其结构通式如下：

4.根据权利要求1或3所述的一种具有高分散能力的pcb通孔镀铜用电镀铜添加剂，其特征在于，所述整平剂的浓度为1-20mg/l。

5.根据权利要求1所述的一种具有高分散能力的pcb通孔镀铜用电镀铜添加剂，其特征在于，所述的加速剂包括3-巯基-1-丙烷磺酸钠、3,3-硫双(1-丙磺酸酯)、聚二硫二丙烷磺酸钠、2,3-二巯基丙磺酸钠或噻唑啉基二硫代丙烷磺酸钠，含量为1-10mg/l。

6.根据权利要求1所述的一种具有高分散能力的pcb通孔镀铜用电镀铜添加剂，其特征在于，所述的抑制剂为聚乙二醇、聚丙二醇、环氧已烷或氧化丙烷的三嵌段聚合物，含量为150-250mg/l。

7.一种如权利要求1-6任一项所述具有高分散能力的pcb通孔镀铜用电镀铜添加剂的应用，其特征在于，该电镀铜添加剂用于高电流密度与高厚径比条件下通孔的铜电镀。

8.根据权利要求7所述的一种具有高分散能力的pcb通孔镀铜用电镀铜添加剂的应用，其特征在于，电镀工艺流程为：阴极板预浸酸处理→阳极板打磨，水洗，预浸酸处理→将配制好的酸性镀铜添加剂倒入镀槽中，采用直流电源在室温下进行电镀→镀好后纯水洗干净，用冷风风干。

9.根据权利要求8所述的一种具有高分散能力的pcb通孔镀铜用电镀铜添加剂的应用，其特征在于，待镀阴极为含有深径比为(6-15):1通孔的覆铜板，阳极为含磷量0.04-0.06wt％的铜板。

10.根据权利要求8所述的一种具有高分散能力的pcb通孔镀铜用电镀铜添加剂的应用，其特征在于，预浸酸处理的时间为1.5-2.5min，电镀时间为15-50min，电流密度为1.5-5asd。

技术总结
本发明涉及一种具有高分散能力的PCB通孔镀铜用电镀铜添加剂及其应用。该电镀铜添加剂包括基础镀液、整平剂、加速剂和抑制剂。整平剂为吡啶类季铵盐整平剂，整平剂的浓度为1‑20mg/L。加速剂包括3‑巯基‑1‑丙烷磺酸钠、3,3‑硫双(1‑丙磺酸酯)、聚二硫二丙烷磺酸钠、2,3‑二巯基丙磺酸钠或噻唑啉基二硫代丙烷磺酸钠，含量为1‑10mg/L。抑制剂为聚乙二醇、聚丙二醇、环氧已烷或氧化丙烷的三嵌段聚合物，含量为150‑250mg/L。该电镀铜添加剂用于高电流密度与高厚径比条件下通孔的铜电镀。与现有技术相比，本发明配方适合于高电流密度下高厚径比通孔的铜电沉积，使其最终达到光亮性较好，镀铜层均匀的效果，提高工业应用中的生产效率。

技术研发人员：万传云,任孟鑫,李小涛,宋键,姚慧,张玫姣,刘佳旗
受保护的技术使用者：上海应用技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12